Die Entwicklung der Hardware - Die Geschichte der Rechenautomaten - page 5

Abb. 1.7 Prinzipieller
Aufbau einer Röhren-
diode

Abb. 1.8 Röhrendiode
mit indirekter Heizung

Kathode

Heizung

Erst bei hoher Spannung gibt es einen Funkenüberschlag
(Elektronenluss).
Der Elektronenluss kann durch eine Spannungsquelle, die
von außen mittels eines Gitters zwischen Auffangblech und
Glühwendel gelegt wird, gesteuert werden. Ist das Gitter mit
dem Pluspol verbunden, werden die emittierten Elektronen
aus der Glühwendel angezogen, und der Elektronenluss in
der Röhre wird verstärkt. Bei umgekehrter Polung wird der
Elektronenluss in der Röhre gehemmt bzw. unterbrochen.
Durch die Einführung zusätzlicher Gitter zwischen Anode
und Kathode kann man den Steuerungsmechanismus ver-
feinern. Je nach Anzahl der Gitter unterscheidet man Trio-
den, Tetroden, Pentoden, Hexoden, Heptoden, Oktoden und
Enneoden. Die Abb. 1.9 zeigt den Aufbau einer Triode.
Die Menge der zwischen Kathode und Anode ließenden
Elektronen lässt sich durch die Höhe einer am Gitter anlie-
genden, gegenüber der Kathode negativen, Spannung steuern.
Da das Gitter nahe an der Kathode liegt, erzeugen schon
kleine Variationen der Gitterspannung große Stromschwan-
kungen zwischen Anode und Kathode, da die Elektronen dort
noch langsam sind und daher bereits mit einer kleinen negati-
ven Spannung am Gitter blockiert werden können.
Einige Elektronen gelangen durch das Gitter und werden
dann weiter zur Anode beschleunigt. Die Menge dieser Elekt-
ronen ist dabei von der Spannung am Gitter abhängig, sodass
der Strom luss Anode-Kathode durch die Spannung am Git ter
gesteuert wird und es zu einer Verstärkung kommt.
Die einfachste und effektivste Heizung ist ein Glühdraht
mit zwei Heizanschlüssen. Wird der Glühdraht mit einem
Material aus Oxid und Erdalkalimetall beschichtet, führt dies
zu einer Erhöhung der Emission des Glühdrahts. Nachteil ist,
dass bei der üblichen Wechselstromheizung die Temperatur
der Heizwendel im Takt des Wechselstroms schwankt, und
mit ihr die Emission. Gleichzeitig schwankt auch die Span-
nung zwischen Kathode und Glühwendel um den Betrag der
Heizspannung. Die Folge davon ist ein Schwanken der Ano-
denspannung und damit des Anodenstroms. Dies äußert sich

Ersatz für elektromechanische Relais zur Speicherung von
binären Signalen in Schaltwerken.
Mit Elektronenröhren wurde auch die erste Fliplop-
Schaltung realisiert. Ein Fliplop (engl. „lip-lop“), meist
auch bistabile Kippstufe oder bistabiles Kippglied genannt,
ist eine elektronische Schaltung, die zwei stabile Zustände
einnehmen und diese speichern kann.
Gemeinsam mit F. W. Jordan auf der Suche nach Zähl-
schaltungen gelang 1919 William H. Eccles mit Radioröhren
die ursprünglich nach beiden als Eccles-Jordan-Schaltung
benannte Anordnung von gegenseitig rückgekoppelten Ver-
stärkern. Die Bezeichnung Fliplop gibt lautmalerisch die
Geräusche wieder, die an in einem der Ausgänge liegenden
Lautsprecher bei den Kippvorgängen hervorgerufen werden.
Die Schaltung hat grundlegende Bedeutung in der Compu-
tertechnik.

1.2.2 Aufbau und Funktion

einer Elektronenröhre

Die klassische Hochvakuum-Elektronenröhre besteht aus
einem geschlossenen Kolben, in den das Elektronensystem
eingebaut wird. Die elektrische Verbindung mit der Schaltung
wird durch Durchführungsdrähte hergestellt. Das bedeutet,
dass Röhren als Bauelemente zu sehen sind, mit denen man
kleine elektrische Signale verstärken oder sie Ein- und Aus-
schalten kann.
Die einfachste Form der Elektronenröhre ist die Röhren-
diode ( Abb. 1.7 ) . Die Röhrendiode besteht aus dem luft-
leeren Glaskolben mit einer Glühwendel (Kathode) und in
einigem Abstand einem Auffangblech (Anode). Der luftleere
Bereich zwischen Anode und Kathode wirkt als Isolator.
Legt man an die Kathode eine genügend große Spannung
an, so treten Elektronen aufgrund von thermischer Emission
aus. Durch die Isolatorwirkung ließt zunächst kein Strom.